Сверхпроводящие нанопровода, которые заменят транзисторы, разработали в MIT

Сверхпроводящие нанопровода, которые могут заменить транзисторы, разработали в Массачусетском технологическом университете, 11 февраля сообщает Phys.org.

В 1956 году инженер-электрик Массачусетского технологического института Дадли Бак опубликовал описание сверхпроводящего электронного переключателя под названием криотрон. Устройство состояло из двух сверхпроводящих проводов — один был прямым, а другой обвивался вокруг него.

Криотрон действует как переключатель. Когда ток протекает по спиральному проводу, его магнитное поле уменьшает ток, протекающий по прямому проводу.

В то время криотрон был намного меньше, чем другие типы электронных переключателей, таких как электронные лампы или транзисторы. Поэтому Бак думал, что криотрон может стать строительным блоком компьютеров.

Но в 1959 году Бак внезапно умер в возрасте 32 лет, что остановило развитие криотрона. С тех пор развитие получили полупроводниковые транзисторы, размеры которых в настоящее время удалось уменьшить до микроскопических размеров. Они сейчас являются основными компонентами вычислительной техники.

Теперь Карл Берггрен на кафедре электротехники и компьютерных наук Массачусетского технологического университета возрождает идеи Бака о сверхпроводящих электронных переключателях. Новое сверхпроводящее нанопроволочное устройство названо нано-криотроном, по аналогии с названием устройства Бака, хотя оно работает немного иначе, чем оригинальный криотрон.

Нано-криотрон использует тепло для запуска переключателя, а не магнитное поле. В устройстве Берггрена ток проходит через сверхпроводящий, переохлажденный провод, называемый «каналом».

Канал пересекает еще меньший провод, называемый «дросселем», по аналогии с многополосным шоссе, пересекаемым боковой дорогой. Когда через дроссель пропускается ток, его сверхпроводимость разрушается и он нагревается. Как только это тепло распространяется от дросселя к основному каналу, оно приводит к тому, что основной канал также теряет свое сверхпроводящее состояние.

Группа Берггрена уже продемонстрировала правильность концепции использования нанокриотрона в качестве электронного компонента. Бывший ученик Берггрена Адам Маккоэн разработал устройство, которое использует нанокриотроны для сложения двоичных цифр. И Берггрен успешно использовал нанокриотроны в качестве интерфейса между сверхпроводящими устройствами и классической электроникой на основе транзисторов.

Разработчики считают, что нано-криотрон может найти применение в сверхпроводящих квантовых компьютерах и низкотемпературной электронике для телескопов.